فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده1
فصل اول « طرح مسأله »
1-1- مقدمه3
1-2- بیان مسأله4
1-3- اهمیت و ضرورت تحقیق9
1-4- اهداف تحقیق9
1-4-1-اهداف کلی9
1-4-2- اهداف فرعی10
1-5- فرضیههای تحقیق10
1-6- تعریف واژه ها، مفاهیم و متغیرها (نظری و عملیاتی)10
فصل دوم « مروری بر ادبیات موضوع (کلیات یا بررسی منابع یا مباحث نظری تحقیق»
2-1- بررسی نظریه های پیرامون موضوع تحقیق13
2-2- بررسی تحقیق های انجام شده14
2-2-1- بررسی تحقیقات تحلیلی انجام شده14
2-2-2- بررسی تحقیقات آزمایشگاهی انجام شده17
2-3- چارچوب نظری تحقیق24
2-3-1- مقدمهای بر دیوارهای برشی فولادی و سیستمهای مهاربندی شده ی واگرا24
2-3-2- مقدمه ای بر انواع دیوارهای برشی فولادی24
2-3-3- مزایا و معایب دیوارهای برشی فولادی26
2-3-4- نمونههایی از کاربردهای دیوارهای برشی فولادی27
2-3-5-کاربرد دیوارهای برشی فولادی در ایران31
2-3-6- بررسی مفاهیم طراحی در دیوارهای برشی فولادی32
2-3-7- انواع روشهای مدلسازی دیوارهای برشی فولادی36
2-3-7-1- مدل نواری36
2-3-7-2- مدل خرپای معادل37
2-3-7-3- مدلسازی بر اساس روش پروفسور آستانه اصل40
2-3-7-4- مدلسازی با استفاده از المانهای پوستهای41
2-3-7-5- پارهای نکات درخصوص مدلسازی دیوارهای برشی فولادی42
2-3-8-آسیب پذیری سیستم قائم در دیوار برشی فولادی44
2-3-9- نوع اتصالات قابی در دیوارهای برشی فولادی45
2-3-10- بررسی موارد طراحی دیوار برشی فولادی45
2-3-11- بررسی روشهای طراحی دیوارهای برشی فولادی49
2-3-12- روابطی که میتوان برای تعیین ظرفیت دیوار برشی فولادی به کاربرد(اقتباس از ای .آی.
اس.سی)49
2-3-13- تحلیل پلاستیک مدلهای مختلف دیوار برشی52
2-3-13-1- ضوابط آییننامه کانادا سی.آ.ان/سی.اس.آ-51654
2-3-13-2- ضوابط آیین نامه ایالات متحده ا.ان.اس.آی/اِ.ای.اس.سی-0555
2-3-13-3- ضوابط دیوار برشی فولادی ویژه در آییننامه اِ. آی.اس.سی-34157
2-3-14- مقدمهای بر مهاربندهای واگرا61
2-3-15- انواع تیرهای پیوند61
2-3-16- نکاتی درخصوص تیرهای پیوند و سایر قسمتهای سیستمهای واگرا66
2-3-17- طراحی تیر پیوند و خارج از ناحیه پیوند و اعضای قطری70
2-3-18- مقدمهای بر تاریخچه و روند شکلگیری دستورالعملهای طراحی لرزه ای72
2-3-19- انواع روشهای تحلیل73
2-3-19-1- روشهای تحلیل خطی73
2-3-19-2- تحلیلهای غیرخطی74
2-3-19-2-1-گامهای تحلیل بار افزون (پوشآور)80
2-3-19-2-2- دقت روش پوشآور82
2-3-20- مقدمهای بر ضریب رفتار سازه ها (R)84
2-3-21- محاسبه ضریب رفتار بر اساس دستورالعمل ا.تی.سی-1986
2-3-22- روش پروفسور یوانگ جهت محاسبهی ضریب رفتار(R)90
2-4- مدل تحلیلی تحقیق93
فصل سوم « روش تحقیق »
3-1- روش و طرح تحقیق96
3-2- فرایند تحقیق98
3-3- جامعه آماری98
3-4- نمونه- روش نمونهگیری و حجم نمونهها99
3-5- ابزار گردآوری دادهها (اطلاعات)103
3-5-1- روایی ابزار جمعآوری دادهها103

3-5-2- پایایی ابزار جمعآوری دادهها104
3-6- روش گردآوری دادهها (اطلاعات)104
3-7- روش تجزیه و تحلیل دادهها105
3-7-1- تعیین و مشخصکردن ضریب اصلاح پاسخ رفتـار سیستم (R) و ضریب تشدید تغییر مکـان (Cd) وضریب اضافه مقاومت سیستم(Ω0)105
3-7-2- تعیین و مشخص کردن شتاب مبنای طرح A و ضریب اهمیت سازه ها (I)105
3-7-3- محاسبه زمان تناوب سازهها106
3-7-4- محاسبه ضریب بازتاب ساختمانها (B)106
3-7-5- ضریب تبدیل از حالت حدی نهایی به حالت تنشهای مجاز (y)107
3-7-6- اصلاح ضریب رفتار (R)108
3-7-7- تعیین ضریب برش پایه C در روش استاتیکی معادل108
3-7-8- تعیین بارگذاریها109
3-7-9- تعیین مشخصات مصالح به کار رفته در ساختمانها110
3-7-10- مقادیر بار اعمالی سقف در نرم افزار ایتبس112
3-7-11- تعیین دستور العمل های به کار رفته113
3-7-12- طیف تعریفی113
3-7-13- مدها115
3-7-14- پیچش تصادفی115
3-7-15- ترکیب بارهای زلزله تشدید یافته115
3-7-16- تقسیم بار جانبی115
3-7-17-کنترلهای لازم جهت قاب خمشی116
3-7-18-کنترل جهت اعضاء خارج از پیوند117
3-7-19- مقاطع اعضاء و مهاربندها117
3-7-20- طراحی دیوارهای برشی فولادی121
3-7-21- مشخصات مفاصل128
3-7-22- محاسبه تغییر مکان هدف سازه129
3-7-23- نکاتی درخصوص تحلیل پوشآور130
3-7-24- مروری بر روابط تعیین پارامترهای لرزهای145
3-7-25- تعیین مقاومت نهایی دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی150
3-7-26- تعیین سختی دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی151
3-7-27- تعیین شکل پذیری دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی151
3-7-28- تعیین ضرایب رفتار دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی152
3-7-29- تعیین میرایی مؤثر دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی154
3-7-30- نرم افزار آباکوس154
3-7-31- صحت سنجی نرم افزار آباکوس156
3-7-32- بررسی نتایج حاصل از آنالیز اجزاء محدود159
فصل چهارم « تجزیه و تحلیل نتایج »
4-1- توصیف متغیرها170
4-2- بررسی فرضیههای تحقیق و ارائه نتایج171
4-3- محدودیتهای خارج از اختیار پژوهشگر172
4-4- محدودیتهای در اختیار پژوهشگر172
فصل پنجم « بحث و نتیجهگیری »
5-1- تجزیه و تحلیل نتایج تحقیق174
5-2- بحث و نتیجهگیری175
5-3- پیشنهادهای برگرفته از یافتههای پژوهش176
5-4- پیشنهادهای برای پژوهش های بعدی 177
منابع179
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول 2-1-ضرایب اضافه مقاومت به دست آمده از مدل های آزمایشگاهی46
جدول 2-2-ضرایب رفتار به دست آمده از مدل های آزمایشگاهی46
جدول 2-3-ثابت ها و ضرایب طراحی دیوارهای برشی فولادی47
جدول 2-4-ضرایب رفتار سازه های دیوار برشی فولادی در آیین نامه کانادا سی.سی.بی.اف.سی-
199547
جدول 2-5- ضرایب رفتار به دست آمده از مدل های تحلیلی48
جدول 2-6- ثابت ها و ضرایب طراحی دیوارهای برشی فولادی ویژه ا.ان.اس.آی- ا.آی.اس.سی-
341-0548
جدول 3-1- تعیین Ω0,Cd,R ازآیین نامه ا.اس.سی.ای/اس.ای.آی-7-05105
جدول 3-2- زمان تناوب ساختمان های مورد بررسی106
جدول 3-3- محاسبه B برحسب T جهت طیف طرح استاندارد 2800114
جدول 3-4- مقاطع اعضاء و مهاربندها در سیستم دوگانه120
جدول 3-5- تعیین ضخامت اولیه دیوارهای برشی فولادی122
جدول 3-6- تعیین زاویه میدان کششی برای دیوارهای برشی فولادی124
جدول 3-7- مشخصات دیوارهای برشی فولادی در ساختمان ها125
جدول 3-8- کنترل ستون های اطراف دیوارهای فولادی در قاب ها126
جدول 3-9- کنترل تیرهای اطراف دیوارهای فولادی در قاب ها127
جدول 3-10- مشخصات نوارها جهت مدل سازی دیوارهای برشی127
جدول 3-11- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش در روشهای غیر خطی – اجزای سازه
فولادی128
جدول 3-12- تغییر مکان ساختمان های تحقیق129
جدول 3-13- مقایسه مقـاومت نهایی دو سیستم دوگانه مهاربندی واگرا و دیوار برشی فــولادی با هم‌دیگر150
جدول 3-14- مقایسه سختی مؤثر دو سیستم مهاربندی واگرا و دیوار برشی فولادی151
جدول 3-15- مقایسه شکل پذیری دو سیستم مهاربندی واگرا و دیوار برشی فولادی151
جدول 3-16-تعیین ومقایسه ضرایب رفتار دو سیستم دوگانه مهاربندی واگرا ودیوار برشی فولادی
153
جدول 3-17- مقایسه میرایی موثر دو سیستم دوگانه مهاربندی واگرا و دیوار برشی فولادی154
جدول 4-1- نتایج حاصل از تحقیق172
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
3-1- منحنی تنش-کرنش مصالح مورد استفاده در تحقیق112
3-2- منحنی پوش آور مدل یک طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000140
3-3- منحنی پوشآور مدل دو طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000140
3-4- منحنی پوشآور مدل سه طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000141
3-5- منحنی پوشآور مدل چهار طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000141
3-6- منحنی پوشآور مدل پنج طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000142
3-7- منحنی پوشآور مدل یک طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000142
3-8- منحنی پوشآور مدل دو طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000143
3-9- منحنی پوشآور مدل سه طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000143
3-10- منحنی پوش آور مدل چهار طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000144
3-11- منحنی پوشآور مدل پنج طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000144
3-12- منحنی پوشآور مدل برمن و همکاران در نرم افزار اجزا محدود آباکوس159
3-13- منحنی پوشآور مدل یک طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس165
3-14- منحنی پوشآور مدل دو طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس165
3-15- منحنی پوشآور مدل سه طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس165
3-16- منحنی پوشآور مدل چهار طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس166
3-17- منحنی پوش آور مدل پنج طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس166
3-18- منحنی پوشآور مدل یک طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس166
3-19- منحنی پوشآور مدل دو طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس167
3-20- منحنی پوشآور مدل سه طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس167
3-21- منحنی پوشآور مدل چهار طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس167
3-22- منحنی پوشآور مدل پنج طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس
168
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 1-1- ساختمان در حال احداث با سیستم باربر جانبی دیوار برشی فولادی در ایالات متحده
(راست) و کانادا (چپ)4
شکل 1-2- استفاده از دیوارهای برشی فولادی در ساختمانهای کوتاه در ایالات متحده8
شکل 2-1- مدلهای مورد بررسی توسط دکتر صبوری قمی14
شکل 2-2- مدلهای مورد بررسی توسط دکتر مویدیان و مهندس یمینی14
شکل 2-3- نمونه آزمایش شده توسط BRUNEAU18
شکل 2-4- نمونه آزمایش شده توسط لوبل18
شکل 2-5- نمونه آزمایش شده توسط درایور19
شکل 2-6- نمونه آزمایش شده توسط آستانه اصل 20
شکل 2-7- نمونه آزمایش شده توسط آستانه اصل بعد از آزمایش21
شکل 2-8- نمونه آزمایش شده توسط آستانه اصل بعد از آزمایش از نمایی دیگر22
شکل 2-9- جزییات ناپایداریها در نمونه مورد آزمایش توسط آستانه اصل23
شکل 2-10- انواعی از دیوارهای برشی فولادی25
شکل 2-11- پلان و نما ساختمان اداری 35 طبقه در کوبه ژاپن28
شکل 2-12- ساختمان اداری 35 طبقه در کوبه ژاپن29
شکل 2-13- ساختمان دادگستری 22 طبقه در سیاتل واشنگتن ایالات متحده31
شکل 2-14- شباهت دیوار برشی فولادی و تیر ورق جهت مدل سازی 34
شکل 2-15- مشابهت دیوار برشی فولادی و تیرورق در تشکیل میدان کششی در آنها 36
شکل 2-16- مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار ایتبس به صورت نواری37
شکل 2-17- مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار ایتبس به صورت خرپای معادل38
شکل2-18- مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار سکشن دیزاینر نرم افزار ایتبس به صورت تیر ورق (روش آستانه اصل)41
شکل2-19- مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرمافزار ایتبس با المانهای پوستهای اورتروپیک و
تغییر زاویه محورهای المانهای پوستهای متناسب با زاویه میدان کششی42
شکل2-20- منطبق کردن ابتدا و انتهای نوارها در طبقات در مدلسازی نواری دیوار برشی فولادی
در نرمافزار ایتبس44
شکل 2-21- مدلسازی دیوارهای برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس44
شکل 2-22- انواع سیستمهای مهاربندی شدهی واگرا61
شکل 2-23- تیر پیوند در سیستم مهاربندی واگرا62
شکل 2-24- طول تیرهای پیوند در سیستمهای مهاربندی واگرا63
شکل 2-25- منحنی نیروهای داخلی در تیرهای پیوند برشی63
شکل 2-26- منحنی هیسترزیس مهاربند واگرا64
شکل 2-27- تأثیر طول تیر پیوند بر سختی سیستم مهاربندی واگرا64
شکل 2-28- تأثیر طول تیر پیوند بر مقاومت نهایی سیستم مهاربندی واگرا65
شکل 2-29- تأثیر طول پیوند بر زاویه دوران آن در سیستم مهاربندی واگرا65
شکل 2-30- تأثیر وجود سخت کننده بر رفتار هیسترزیس تیر پیوند برشی67
شکل 2-31- تأثیر نیروی محوری بر رفتار تیر پیوند (سمت راست با نیروی محوری و سمت چپ بدون نیروی محوری)67
شکل 2-32- دیتیل تیر پیوند در تماس با مهاربندها69
شکل 2-33- دیتیل ناحیه تماس مهاربند با ستون69
شکل 2-34- منحنی ظرفیت (برش پایه در برابر جابجایی بام)76
شکل 2-35- آشنایی با بخشهای مختلف منحنی ظرفیت78
شکل 2-36- دو خطی کردن منحنی ظرفیت80
شکل 2-37- انواع منحنی ظرفیت سازهها81
شکل 2-38- مقایسه دقت روشهای تحلیل غیر خطی84
شکل 2-39- نمایش پارامترهای محاسبه ضریب رفتار سازهها92
شکل 3-1- پلان مدلهای بررسی شده در این تحقیق در نرم افزارهای سپ2000 و ایتبس100

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل 3-2- قاب‌ها در مدل‌های پنج‌طبقه‌مورد بررسی‌در این‌تحقیق در نرم افزار سپ 2000101
شکل 3-3- قابها در مدلهای 5 طبقه مورد بررسی در این تحقیق در نرم افزار ایتبس102
شکل 3-4- نمونهای از بارگذاری های انجام شده در نرم افزار های سپ2000 و ایتبس110
شکل 3-5- تعریف طیف طرح در نرم افزارهای سپ2000 و ایتبس114
شکل 3-6- نمایش نیروهای برشی موجود در تیر پیوند در مدل پنج طبقه مورد بررسی تحت بار جانبی زلزله118
شکل 3-7- تنش برشی ماکسیمم در دیوار برشی فولادی در مدل پنج طبقه تحت اثر بارگذاری پوش‌‌آور (سمت راست گام اول و سمت چپ گام دهم)118
شکل3-8- نیروی محوری موجود در المانهای مدل نواری پنج طبقه دیوار برشیتحت اثر بارگذاری
پوشآور در گام 1 و4119
شکل3-9- منحنی نیرو- تغییرشکل تعمیم یافته مفاصل پلاستیک برای اعضا و اجزا فولادی (سمت
راست مفاصل پلاستیک و سمت چپ مفاصل محوری)129
شکل3-10- مراحلتشکیل مفاصل پلاستیک درمدل سه طبقه قاب خمشی تحقیق به تنهاییدر تحلیل پوشآور در نرم افزار سپ 2000 131
شکل 3-11- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک در مدل سه طبقهی مهاربندی شدهی واگرای تحقیق
در تحلیل پوش آور در نرم افزار سپ 2000 132
شکل3-12-مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درمدل سه طبقهی دیواربرشی فولادی(المان صفحهای)
تحقیق در تحلیل پوشآور در نرم افزار سپ 2000 133
شکل 3-13- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک در مدل سه طبقهی دیوار برشی فولادی(مدل نواری)
تحقیق در تحلیل پوشآور در نرم افزار سپ 2000 134
شکل3-14- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درمدل پنج طبقه قاب خمشیتحقیق بهتنهایی درتحلیل پوشآور در نرم افزار ایتبس135
شکل 3-15- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک در مدل پنج طبقهی مهاربندی شدهی واگرای تحقیق
در تحلیل پوشآور در نرم افزار ایتبس136
شکل3-16- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درمدل پنج طبقهیدیواربرشی فولادی(المان صفحهای)
تحقیق در تحلیل پوش آور در نرم افزار ایتبس137
شکل 3-17- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک در مدل پنج طبقهی دیواربرشی فولادی (مدل نواری)
تحقیق در تحلیل پوشآور در نرم افزار ایتبس138
شکل 3-18- رفتار نمونهای از مفاصل تعریف شده در نرم افزار سپ 2000 139
شکل 3-19- قاب واگرای آزمایش شده توسط برمن و همکاران157
شکل 3-20- مدل آزمایشگاهی برمن و همکاران157
شکل 3-21- مدل ایجاد شده در نرم افزار آباکوس158
شکل 3-22- مشبندی مدل ایجاد شده در نرم افزار آباکوس158
شکل 3-23- نمایش تنش (معیار مایسز) ایجاد شده در مدل 158
شکل 3-24- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی یک طبقه در نرم افزار آباکوس160
شکل3-25- نمایش تنش(معیارماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی یک طبقهپس از انجام آنالیز
پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس160
شکل 3-26- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی دو طبقه در نرم افزار آباکوس160
شکل 3-27- نمایش تنش(معیار ماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی دو طبقه پس از انجام آنالیز
پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس161
شکل 3-28- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی سه طبقه در نرم افزار آباکوس161
شکل 3-29- نمایش تنش(معیار ماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی سه طبقه پس از انجام آنالیز
پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس161
شکل 3-30- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی چهار طبقه در نرم افزار آباکوس162
شکل 3-31- نمایش تنش(معیار ماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی چهار طبقه پس از انجامآنالیز پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس162
شکل 3-32- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی پنج طبقه در نرم افزار آباکوس162
شکل 3-33- نمایش تنش(معیار ماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی پنج طبقه پس از انجام آنالیز پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس163
شکل 3-34- نمایش تنش (معیار مایسز) مهاربند واگرای یک طبقه پس از انجام آنالیز پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس163
شکل 3-35- نمایش تنش (معیارمایسز) مهاربند واگرای دو طبقه پس از انجام آنالیز پوش آوردر نرم افزار اجزا محدود آباکوس163
شکل 3-36- نمایش تنش (معیار مایسز) مهاربند واگرای سه طبقه پساز انجام آنالیزپوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس164
شکل 3-37- نمایش تنش(معیارمایسز) مهاربند واگرای چهار طبقه پس از انجام آنالیز پوش آور در نرم افزار اجزاءمحدود آباکوس164
شکل 3-38- نمایش تنش (معیار مایسز) مهاربند واگرای پنج طبقه پس از انجام آنالیز پوش آور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس164

چکیده
هدف اصلی در طرح لرزهای سازهها داشتن سیستم مقاوم جانبی با بالاترین مقادیر سختی، مقاومتنهایی و شکلپذیری میباشد. دو نوع از کارآمدترین، جدیدترین، مهمترین و گرانترین این نوع سیستمها دیوارهای برشی فولادی و مهاربندهای واگرا میباشند. در این تحقیق که بر روی مدلهای یک تا پنج طبقه سیستمهای دوگانه با دیوارهای برشی فولادی تقویت نشده و با مهاربندهای واگرای برشی هشتی صورت گرفته است خواهیم دید، که نتایج حاصل از آنالیز استاتیکی غیرخطی (پوشآور) حاکی از بالاتر بودن پارامترهای لرزهای مقاومت نهایی، سختی مؤثر، شکلپذیری، ضریب رفتار و میرایی مؤثر در سیستم دوگانه با دیوار برشی فولادی تقویت نشده نسبت به سیستم دوگانه با مهاربند واگرای برشی هشتی میباشد. همچنین پس از انجام این تحلیل در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس در مییابیم که مناسبترین نوع مدلسازی دیوارهای برشی فولادی در نرم افزارهای متعارف مهندسی مدلسازی نواری میباشد. در نهایت با توجه به نتایج تحقیقات سایر محققین میتوانیم اظهار نمایم که رفتار لرزهای سیستم مقاوم جانبی دیوار برشی فولادی نسبت به انواع مهاربندها برتر میباشد.
واژگان کلیدی: دیوار برشی فولادی، مهاربند واگرا، آنالیز پوشآور، مدلسازی دیوار برشی فولادی، پارامترهای لرزهای
فصـل اول
« طـرح مسئـله »
1-1- مقدمه
تاکنون سیستمهای متنوعی برای مقاومت در برابر بارهای جانبی (با دو زلزله) پیشنهاد شده و به کار رفتهاند که از جمله آنها میتوان به سیستم قابهای خمشی انواع سیستمهای مهاربندی و دیوارهای برشی را نام برد، مهمترین پارامترهایی که در انتخاب یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی دخالت دارند عبارتند از سختی، مقاومت بالا، شکلپذیری مناسب و همچنین جذب انرژی بالا توسط رفتار چرخهای یا هیسترزیس سیستم، با توجه به مشکلات رفتاری و سازهای در هر یک از سیستمهای مقاوم جانبی فوقالذکر که میتواند شامل موارد متعددی مانند مشکلات اجرایی، توجیه اقتصادی، اشغال حجم زیاد و… باشد. محققین و پژوهشگران همواره در پی یافتن سیستم ایدهآلی برای مقاومت در برابر بارهای جانبی بودهاند که علاوه بر اینکه دارای سختی و مقاومت بالایی باشد از شکلپذیری مناسبی نیز برخوردار بوده و بتواند انرژی وارده را به خوبی مستهلک کند. در این تحقیق به بررسی و مقایسه دو نوع از کارآمدترین این سیستمها یعنی دیوارهای برشی فولادی تقویت نشده و مهاربندهای واگرای برشی هشتی در قابهای خمشی (سیستمهای دوگانه) میپردازیم.

شکل 1-1- ساختمان در حال احداث با سیستم باربر جانبی دیوار برشی فولادی در ایالات متحده(راست) و کانادا (چپ)
1-2- بیان مسأله
یکی از سیستمهای جدیدی که برای مقابله با بارهای جانبی پیشنهاد شده سیستم دیوارهای برشی فولادی است، دیوار برشی فولادی یک ورق فولادی در عرض و ارتفاع دهانه است که به اعضای سختکننده افقی و عمودی متصل میگردد. علاوه بر سختی و مقاومت برشی بالای دیوارهای برشی فولادی این سیستم به لحاظ گستردگی اتصال ورق با قاب اطراف (عدم وجود یک اتصال متمرکز مانند سیستم مهاربندی) و شکلگیری تدریجی و یکنواخت تنش در ورق فولادی و قابلیت خوب تعدیل تنشها تا رسیدن به بار نهایی مورد توجه است. دیوار برشی فولادی به دو شکل تقویت شده و تقویت نشده اجرا میگردد. در حالت تقویت شده هدف جلوگیری از کمانش قبل از تسلیم برشی است و در حالت تقویت نشده اجازه داده میشود که ورق کمانه کند و هدف اینست که از ناحیه کشش قطری جهت حمل برش طبقه استفاده شود. در سالهای اخیر بیشتر دیوارهای برشی فولادی اجرا شده در آمریکا و کانادا به صورت تقویت نشده و در ژاپن به صورت تقویت شده بوده است، ولی با توجه به اینکه جوش دادن سخت کنندهها به ورق فولادی وقتگیر و پر هزینه است و همچنین در سالهای اخیر تحقیقات نشان داده است که دیوارهای برشی فولادی بدون سخت کننده نیز از شکلپذیری و کارایی خوبی برخوردارند لذا امروزه استفاده از دیوارهای برشی بدون سخت کننده توصیه میشود. در دیوارهای برشی فولادی با استفاده از ورقهای فولادی میتوان از پدیده پس کمانش مشابه تیر ورقها بدون هیچگونه خللی در پایداری استفاده نمود. سازههای مهمی با استفاده از سیستم دیوارهای برشی فولادی ساخته شده است و تحقیقات آزمایشگاهی و نظری انجام شده روی سیستم دیوارهای برشی فولادی همگی نشانگر آن است که سیستم مذکور در مناطق با لرزه خیزی بالا عملکرد مطلوبی دارد و رفتار سازههای اجرا شده با سیستم دیوارهای برشی فولادی در زلزلههای شدید مانند زلزله کوبه در سال 1995 میلادی و نورتریج در سال 1994 میلادی مطلوب بوده است.
سیستم دیگری که به علت خصوصیت شکلپذیری بسیار مناسب و همچنین سختی نسبتاً مناسب و تسهیلاتی که به لحاظ ایجاد بازشوها در فرم و نما معماری ایجاد میکند در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است، سیستمهای مهاربند برون محور میباشد. در حدود سال 1970 در ژاپن اولین بار نام سیستمهای برون محور توسط اشخاصی از قبیل فوجی موتو و همکاران در سال 1972 و تاناباشی و همکاران در سال 1974 با این نام به کار برده شد. در آمریکا اولین بار سیستم مهاربندی برون محور (واگرا) توسط پروفسور پوپوف و همکارانش در سال 1978 در دانشگاه برکلی کالیفرنیا مورد آزمایش واقع شد، پس از آن این سیستم به سرعت مورد توجه طراحان حرفهای قرار گرفت و اولین ساختمان که یک بانک 19 طبقه در ساندیگو کالیفرنیا بود با این سیستم ساخته شد. یکی از مهمترین مزایای این مهاربندها قابلیت مانور بسیار بالایشان از لحاظ مسائل معماری است. در این سیستم محل اتصال اعضای مهاربند به طور عمده در محل تلاقی تیر و ستون قرار نمیگیرد و در نتیجه از پیچیدگی محل اتصال جلوگیری میشود. در این سیستم قسمتی از تیر که بین عضو قطری تا ستونهای یا بین دو مهاربند قرار میگیرد و لینک یا پیوند نامیده میشود، دارای این خاصیت است که میتواند نیروهای مهاربندی از طریق خود به ستون یا عضو قطری دیگر انتقال دهد و نهایتاً نیروهای متعادلی را به مهاربند وارد سازد در واقع پیوند در اینجا مانند فیوز شکلپذیر عمل میکنند و خود مقادیر عمدهای از انرژی زلزله را جذب میکند. در واقع در یک طراحی درست برای سیستم واگرا این تیر پیوند است که باید با تشکیل مفصلهای خمیری تغییر شکلهای بزرگ غیرارتجاعی را تحمل کند (عناصر قطری باید طوری طراحی شوند که حتی در مقابل بارهای جانبی شدید هم کمانه نکنند) به همین علت طول پیوند و کم یا زیاد شدن آن نقش اساسی در رفتار سیستم برعهده میگیرد به طوری که با نزدیک شدن محل اتصال به اتصال تیر و ستون یا کوتاه شدن طول پیوند (پیوند برشی) سختی سیستم به مهاربندی هم محور نزدیک میشود و با دور شدن از آن یا بلند شدن طول پیوند (پیوند خمشی) سختی کمتر شده و در عوض انعطاف پذیری بیشتر میشود و سیستم به قاب خمشی شبیه میشود. در واقع سیستم واگرا ترکیب کننده سختی مناسب هم محور و شکلپذیری و قابلیت جذب انرژی بسیار خوب سیستم قاب خمشی میباشد. منحنی هیسترزیس این سیستم بیانگر حلقه های پایدار منظم و با سطح زیر منحنی بسیار خوب میباشد، لیکن نظر به آنکه از تیر پیوند در رفتار برش انتظار شکلپذیری بیشتری میرود توصیه میشود طول تیر پیوند طوری انتخاب شود که این رفتار حاکم باشد. استفاده از قابهای مهاربندی شده خارج از مرکز برای مقابله با زلزله این روزها مورد توجه بسیار قرار گرفته عملکرد شکلپذیر بسیار خوب این سیستم تحت بارهای تناوبی نسبت مستقیمی با تسلیم برشی تیر پیوند دارد بنابراین در پروسه طراحی تعیین طول بهینه پیوند و فراهم آوردن سخت کنندههای مناسب برای جان تیر از اساسیترین نکات است که شواهد حکایت از آن دارند که عملکرد تیرهای پیوند کوتاه از لحاظ استهلاک انرژی براساس زاویه حداکثر تغییر شکل و شکلپذیری حاصل بسیار بهتر از پیوندهای طویل میباشد و از بین اشکال مهاربندهای واگرا نیز مهاربندهای واگرای هشتی بسیار باصرفه میباشند زیرا علاوه بر شکل متقارن تیر پیوند به ستون متصل نمیباشد و به این ترتیب از هر مسئله محتملی که در ارتباط با اتصال تیر پیوند با ستون وجود دارد اجتناب میشود. با توجه به مقدمه بالا و اینکه هر دو سیستم ذکر شده فوقالذکر جدید و گران میباشند زیرا در سیستمهای دیوار برشی فولادی از ورق فولادی گسترده استفاده میشود و در سیستم مهاربند واگرا به منظور فعال کردن ظرفیت استهلاک انرژی پیوندهای برشی المانهای قطری سنگین مورد نیاز است که این المانهای سنگین فقط در هنگام اعمال بارهای جانبی شدید به کار خواهند افتاد احتیاج به بررسی و مقایسه رفتار لرزهای دو سیستم محسوس میباشد. در این تحقیق ابتدا به معرفی و بررسی کامل دو سیستم دیوار برشی فولادی و مهاربند واگرا میپردازیم، به مواردی که در آیین نامههای مختلف درخصوص این دو سیستم آمده است اشاره مینماییم به آزمایشات مختلفی که بر روی این سیستمها در مناطق مختلف جهان صورت گرفته است میپردازیم و نتایج حاصله را مورد بررسی قرار میدهیم، نمونههای اجرا شدهی این سیستمها در مناطق مختلف جهان را بررسی میکنیم و رفتار آنها را در مقابل زلزلههای رخ داده در عمل ارزیابی میکنیم، نحوهی اجرای این سیستمها در عمل و مزایا و نواقص هر یک از مورد بررسی قرار خواهیم داد. در ادامه این بررسی با توجه به اینکه تأمین سختی، مقاومت نهایی و شکلپذیری اهداف اصلی طراحی لرزهای سازهها میباشند و با توجه به اینکه مطالعه رفتار سازهها با روشهای مختلف از جمله روش دقیق و روش آزمایشگاهی و تجربی امکانپذیر است و یکی از روشهای مناسب که به علت سرعت و دقت بالا و هزینه کم نسبت به سایر روشها ارجحیت بیشتری دارد، تحلیلهای نرم افزاری میباشد، پس با توجه به امکانات موجود در این تحقیق از نرم افزارهای قدرتمند ایتبس، سپ 2000 و نرم افزار عناصر محدود فوقالعاده قدرتمند آباکوس جهت مدل سازی و تحلیل خطی و غیرخطی استفاده خواهیم نمود، و به این نحو عمل مینمایم که پس از طراحی ساختمانهای 1 تا 5 طبقه منظم به این نحو که تا حد امکان شرایط آییننامهها درخصوص آنها رعایت شود. با استفاده از نرم افزارهای شرکت سی.اس.آی1 و با توجه به مفاد دستورالعملهای فما 356- فما 274 – فما 440 – ا.ِتی.سی 192- اِ.تی.سی 403 و نشریه 360 اقدام به انجام آنالیز پوشآور مینمایم و منحنیهای ظرفیت را به دست میآوریم، پس از به دست آوردن منحنیهای ظرفیت به کمک آنها و روشهای ارائه شده در دستورالعملها و روش پروفسور یوانگ اقدام به محاسبهی سختی- مقاومت نهایی- شکل پذیری- ضریب رفتار و میرایی سیستمها مینمایم و سپس نتایج را با هم مقایسه میکنیم. در ادامهی کار بعد از صحتسنجی نرم افزار آباکوس با استفاده از مدل یک طبقهی بِرمن و همکاران در فضای دو بعدی تنها دهانهی مهاربندی (یک دهانه) را مدل سازی مینمایم و آنالیز پوشآور را انجام میدهیم و با مقایسه منحنیهای پوشآور با همدیگر به بررسی امکان صحیح بودن نتایج حاصل از مرحلهی قبل میپردازیم، در نهایت به ارائه نتایج میپردازیم.
شکل 1-2- استفاده از دیوارهای برشی فولادی در ساختمان های کوتاه در ایالات متحده
1-3- اهمیت و ضرورت تحقیق
ضرورت و اهمیت این تحقیق در این امر میباشد، که با توجه به اینکه هر دو سیستم فوق الذکر متولد دههی 1970 میلادی میباشند لیکن درخصوص دیوارهای برشی فولادی و به ویژه در کشور ایران فعالیت آکادمیک و اجرایی زیادی صورت نگرفته است و در آییننامههای آن نیز اشارهای به آن نشده است و برای مهندسین و دانشجویان سیستم آشنایی نمیباشد، لیکن درخصوص سیستمهای مهاربندی واگرا تلاشهای بیشتری شده است، همچنین فعالیتهای مقایسهای صورت گرفته اگرچه بسیار مهم میباشند لیکن در مواردی میباشد که نتایج آن قابل پیشبینی میباشد، مانند مقایسه دیوار برشی فولادی و قاب خمشی لذا با توجه به گران بودن و نو بودن هر دو سیستم لازم است تا با محک خصوصیات لرزهای آنها بتوان با دانش و اطلاع بیشتری نسبت به انتخاب هر یک از آنها برای هر پروژه تصمیم گرفت.
1-4- اهداف تحقیق
1-4-1- اهداف کلی
هر دو سیستم دیوار برشی فولادی و مهاربند واگرا در اواخر دهه 70 میلادی متولد شدهاند و هر دو براساس مشاهدات بعد از زلزلهها از کارآمدترین سیستمهایی میباشند که جهت باربری جانبی و لرزهای سازهها به کار رفتهاند، همچنین اجرای هر دو سیستم گران و از سایر سیستمها پیچیدهتر است. در باب برتریهای هر دو سیستم فوقالذکر نسبت به سیستمهای متداول قاب خمشی و مهاربند هم محور بحثهایی صورت گرفته است، لیکن با توجه به مطالب ذکر شده لازم است تا رفتار لرزهای و عملکرد دو سیستم فوقالذکر در سازههای متداولتر (از یک تا پنج طبقه و به صورت جداگانه) مورد بررسی دقیقتر قرار گرفته و همچنین نسبت به هم سنجیده شوند و نتایج به عنوان معیاری جهت انتخاب نوع سیستم مناسب جهت باربری جانبی لرزهای در سازههای متوسط و کوتاه به مهندسین طراح و محاسب سازه ارائه گردد.
1-4-2- اهداف فرعی
به دست آوردن و آشنا شدن با مقادیر تقریبی پارامترهای لرزهای این دو سیستم و همچنین بررسی دقت روشهای مختلف مدل سازی در نرم افزارهای متعارف مهندسی عمران (ایتبس وسپ 2000) و امکان استفاده از این نرمافزارها جهت مدل سازی این سیستمها.
1-5- فرضیه های تحقیق
فرضیه اصلی تحقیق این میباشد که دیوارهای برشی فولادی تقویت نشده در حالت دوگانه با سیستم قاب خمشی رفتار لرزهای مناسبتری نسبت به سیستمهای مهاربندی واگرای برشی هشتی در حالت دوگانه با قاب خمشی دارند و فرضیه فرعی عکس این موضوع است.
1-6- تعریف واژهها، مفاهیم و متغیرها (نظری و عملیاتی)
در اینجا به تعریف تعدادی از واژههای پرکاربرد در این تحقیق میپردازیم، مسلماً تعریف سایر واژهها و مفاهیم و متغیرها در قسمتهای مربوطه و به طور دقیق ارائه شده است.
1- دیوار برشی فولادی تقویت نشده: عبارت از صفحهای فولادی است که میان المانهای افقی (تیرها) و المانهای عمودی (ستونها) واقع شده است و به کمک جوش یا پیچ با این المانها در تماس است.
2- مهاربند واگرای برشی هشتی: نوعی مهاربند واگرا است، که در آن طول پیوند کوتاه است به نحوی که رفتار قالب آن رفتار برشی است و شکل هندسی آن هشت شکل میباشد.
3- قاب خمشی ویژه: نوعی قاب خمشی است، که به واسطهی رعایت شدن پارهای ضوابط خاص آییننامهها امکان تغییر شکلهای زیاد و دوران قابل توجه در اتصالات فراهم میشود.
4- سیستمهای دوگانه: ترکیب سیستم قاب خمشی با مهاربندها و دیوارهای برشی میباشد، که در این نوع سیستم هر جزء متناسب با سختی آن سهم خود را از بار جانبی وارد شده به سازه دریافت و باید آن را به نحو ایمن تحمل نماید.
5- رفتار لرزهای: رفتار هر سیستم در مقابل بارهای جانبی وارد بر آن را رفتار لرزهای سازه مینامند که شامل پارامترهایی از قبیل، سختی، مقاومتنهایی، شکلپذیری، ضریب رفتار و ضریب میرایی میباشد.
6- آنالیز پوشآور: آنالیز استاتیکی غیرخطی میباشد، که از انواع آنالیز غیرخطی دیگر سادهتر بوده و براساس اعمال تدریجی بار جانبی بر سازه براساس یک الگوی مشخص و بررسی و مشخص کردن محل مفاصل تشکیل شده در اعضای مختلف و ترسیم نمودار ظرفیت سازه (بار جانبی- تغییر مکان مرکز جرم بام) میباشد.
7- آباکوس: نرم افزار اجزاء محدود فوقالعاده قدرتمندی است که توسط شرکت سیمالیا تولید شده است و به سهولت مدل سازی و کار کردن با آن نسبت به سایر نرم افزارهای اجزاء محدود معروف است، در این تحقیق از ورژن 1-10-6 این نرم افزار استفاده شده است.
8- نرم افزارهای شرکت سی.اِس.آی4: شرکت سی.اِس.آی (کامپیوترها و سازهها) دارای دو نرم افزار بسیار قوی و معروف و پرطرفدار در بین مهندسین عمران یعنی نرم افزارهای سپ 2000 و ایتبس میباشد. این نرم افزارها که از سال 1976 میلادی تولید شدهاند، دارای قابلیتهای فراوانی درخصوص آنالیزهای غیرخطی میباشند. در این تحقیق از ورژنهای 2-2-14 سپ و 0-7-9 ایتبس استفاده شده است.
9- منحنی ظرفیت: منحنی است که مقدار برش وارد بر سازه در هر لحظه در مقابل تغییر مکان یک نقطهی مشخص شده در سازه (معمولاً مرکز جرم بام) را نشان میدهد.
10- اجزاء محدود: یکی از روشهای حل عدد مسائل مختلف میباشد.
فصل دوم
« مروری بر ادبیات تحقیق »
2-1- بررسی نظریههای پیرامون موضوع تحقیق
پروفسور سعید صبوری قمی (دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی) مطالعاتی را برای مقایسه سختی و مقاومت نهایی سیستم دیوارهای برشی فولادی با سیستم مهاربندی همگرا از نوع x شکل (در قابهای ساده) انجام داد، و اینطور نتیجهگیری کرد که مقاومت نهایی و سختی دیوار برشی فولادی نسبت به سیستم مهاربندی x شکل با مهاربندهای لاغر و با مصرف فولاد یکسان تقریباً دو برابر بوده و همچنین در سیستم مهاربند x شکل که با مهاربندهای چاق طراحی گردیده بودند سختی دیوار برشی فولادی حدود 70 درصد و مقاومت نهایی آن حدود 15 درصد بیشتر به دست آمده و این عملکرد بسیار مناسب دیوارهای برشی فولادی را به این دلیل دانسته است که از تمام ظرفیت این سیستم به نحو مطلوبی استفاده میشود، به نحوی که با تسلیم یک نقطه از ورق نقطه دیگر عمل باربری را به عهده میگیرد. و این فرایند آنقدر ادامه مییابد تا تقریباً تمام ورق فولادی تسلیم شود. همچنین در مطالعاتی که دکتر محمد مویدیان (دانشگاه آزاد مشهد) و مهندس احسان یمینی انجام دادند و نتیجه آن به شکل مقالهای تحت عنوان “مقایسه رفتار لرزهای سیستم مقاوم جانبی دیوارهای برشی فولادی با قابهای خمشی” در ششمین کنگره ملی مهندسی عمران (اردیبهشت 1390 دانشگاه سمنان) انتشار یافت به این نتیجه رسیدند که سختی اولیه دیوار برشی فولادی بیش از ده برابر سختی اولیه قاب خمشی است و همچنین مقاومت نهایی دیوار برش فولادی بیش از سه برابر مقاومت نهایی قاب خمشی فولادی میباشد. در مورد دیوارهای برشی فولادی مقالهای که توسط پروفسور ابوالحسن آستانه اصل (استاد دانشگاه برکلی کالیفرنیا) در سال 2001 و تحت عنوان رفتار لرزهای و طراحی دیوارهای برشی فولادی منتشر شده مبنایی جهت بررسی و مطالعه رفتار دیوارهای برشی فولادی شد.
شکل 2-1- مدل های مورد بررسی توسط دکتر صبوری قمی

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید